Z punktu widzenia oszczędności energii i obecnego stanu wiedzy równoważenie hydrauliczne instalacji centralnego ogrzewania, względnie chłodniczych, jest w procesie wykonawczym czynnością niezbędną.

Równoważenie hydrauliczne instalacji jest koniecznością podyktowaną głównie względami ekonomicznymi i środowiskowymi, co znajduje swoje odbicie w przepisach obowiązującego prawa i normach technicznych.

Najważniejszym aktem obowiązującym wszystkie podmioty biorące udział w procesie inwestycyjnym jest Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, wraz ze zmianami z lat kolejnych.

Dział IV Rozdział 4 Instalacje grzewcze pt. „Wyposażenie techniczne budynków” określa, że instalacja i urządzenia służące do ogrzewania budynku powinny mieć określoną moc szczytową, obliczoną zgodnie z normami dotyczącymi obliczania zapotrzebowania na ciepło pomieszczeń.

Regulator różnicy ciśnienia

Fot. 1. Regulator różnicy ciśnienia z zaworem do pary – odczyt sygnału ciśnienia.

Grzejniki oraz inne odbiorniki powinny być zaopatrzone w regulatory dopływu ciepła, które powinny działać automatycznie w zależności od zmian temperatury wewnętrznej w pomieszczeniach, w których zostały zainstalowane.

W dziale IX określono, że instalacja i urządzenia, stanowiące techniczne wyposażenie budynku, nie mogą powodować powstawania nadmiernych hałasów i drgań utrudniających eksploatację i powodujących szkodliwe oddziaływanie na użytkowników pomieszczeń.

Te wszystkie wymogi muszą zostać spełnione na etapie projektowania i wykonawstwa instalacji grzewczych. Odpowiedni projekt – zawierający m.in. wytyczne dotyczące równoważenia instalacji – i staranne, zgodne z projektem wykonawstwo pozwalają na spełnienie powyższych wymagań.

Aspekty techniczne

Problem dostosowania dostarczanej energii do zapotrzebowania występuje w każdym systemie grzewczym, jak i chłodniczym z rozdziałem na źródło i odbiorniki.

Współczesne, tzw. „pompowe” systemy grzewcze, powinny rozdzielać ciepło do wszystkich poszczególnych pomieszczeń odpowiednio do ich zapotrzebowania. Do transportu ciepła używana jest z reguły woda (często z domieszkami). Przepływy na poszczególnych odbiornikach wynikają z obliczeniowych obciążeń cieplnych.

instalacja wykonana w oparciu o zawory grzejnikowe automatyczne

Fot. 2 Przykładowa instalacja wykonana w oparciu o zawory grzejnikowe automatyczne; a – grzejnikowy zawór automatyczny AQ, b – głowica termostatyczna, c – zawór powrotny odcinający, d, e – skośne zawory odcinające.

W przypadku braku równoważenia instalacji taki rozdział możliwy jest w niewielu przypadkach. Woda – czynnik grzewczy – wykorzystując najmniejsze opory, wraca najkrótszą drogą do kotłowni. W większości przypadków woda przepompowywana jest przez grzejniki najbliżej położone. W wyniku tego grzejniki oddalone od centrali nie są wystarczająco zaopatrywane w ciepło. Efektem tego są niedogrzane pomieszczenia, względnie przegrzane pomieszczenia w pobliżu centrali.

Praktyka pokazuje, iż opisany powyżej problem jest przeważnie lekceważony. W większości przypadków winą obarcza się zbyt małą pompę, zbyt niską temperaturę zasilania, zbyt mały kocioł grzewczy lub wadliwie wykonaną instalację rurową. W związku z powyższym podejmowane są próby montażu większych pomp, podwyższania temperatury zasilania lub zmiany ustawień sterowania systemem.

Efektem są szumy i inne uciążliwości, przegrzane i niedogrzane pomieszczenia. Z takim stanem pracy instalacji związany jest ponadto zbyt wysoki pobór energii w instalacji.

Wyłącznie poprzez równoważenie hydrauliczne – zrównanie oporów odbiorników, sekcji instalacji przy zachowaniu określonych przepływów – istnieje możliwość rozwiązania powyższego problemu z wykorzystaniem minimalnej ilości energii. Dzięki tej czynności możliwe jest wykonanie instalacji działającej bez zastrzeżeń, zapewniającej komfort użytkowania i zadowolenie klienta.

Statyczne równoważenie hydrauliczne

Hydrauliczne równoważenie instalacji rozdziału ciepła jest procesem zależnym od wielu czynników. Równoważenie hydrauliczne wystarczająco dokładne może mieć miejsce wyłącznie na podstawie przeprowadzonych obliczeń zapotrzebowania na ciepło oraz hydrauliki sieci.

Dla zapewnienia niezakłóconej pracy instalacji konieczne jest takie wyregulowanie przepływu, aby każdy włączony do niej odbiornik zaopatrywany byłby wystarczającą ilością czynnika do pokrycia zapotrzebowania pomieszczenia na ciepło.

Zgodnie z obecnym stanem wiedzy i wykładnią polskiego prawa w każdym przypadku konieczna jest regulacja przepływu na odbiorniku. W przypadku rozległych instalacji, w których przepływ należy podzielić na kilka sekcji, gałęzi czy pionów grzewczych konieczne staje się stosowanie armatury podpionowej.

Automatycznie zawory PICV

Fot. 3. Automatycznie zawory PICV, zawór Cocon QTZ DN 15 oraz zawory Cocon QTZ/QTR doposażone w siłowniki.

Zawory równoważące montuje się na pionach instalacji centralnego ogrzewania lub instalacji chłodniczych. Umożliwiają one dopasowanie przepływów poszczególnych pionów do konkretnego obliczeniowego zapotrzebowania na ciepło.

Właściwy dobór zaworów jest bardzo istotny dla ich prawidłowego funkcjonowania i możliwości dokładnego ustawienia przepływu.

Skutkiem zastosowania zbyt małych zaworów jest brak możliwości osiągnięcia pożądanych przepływów, zaworów zbyt dużych – pogarszająca się jakość regulacji w instalacji.

Zbyt niskie wartości nastawy wstępnej prowadzą do zwiększenia błędu regulacji, pogorszenia się jej jakości i marnotrawstwa energii cieplnej. Małe wartości nastaw wstępnych (<1) prowadzą do pogorszenia dokładności regulacji i należy ich unikać.

Dynamiczne równoważenie hydrauliczne

Prosty układ dynamicznej regulacji instalacji stanowi para zaworów składająca się z regulatora różnicy ciśnienia oraz z zaworu równoważącego (ewentualnie odcinającego).

Regulatory różnicy ciśnień są regulatorami proporcjonalnymi, pracującymi bez dostarczania energii z zewnątrz. Zadaniem ich jest utrzymanie różnicy ciśnienia w obiegu w stałym zakresie, tak aby spadek ciśnienia na zaworze termostatycznym (na odbiorniku) był mniejszy od takiej jego wartości, która wywoływałaby hałasy przepływu (> 300 mbarów).

Kombinacja regulatora różnicy ciśnień z zaworem równoważącym przejmie funkcję ograniczającą dla wzrastającego przepływu oraz rosnącego ciśnienia dyspozycyjnego.

W ostatnich latach bardzo popularne stały się zawory automatyczne, bazujące na zasadach regulacji dynamicznej. Technika poszła już tak daleko, że wielu wiodących producentów proponuje tego rodzaju regulację również w zakresie armatury grzejnikowej.

Zawory automatyczne, niezależne od ciśnienia dyspozycyjnego (Pressure Independent Control Valve PICV), pozwalają jeszcze sprawniej wykonać i zrównoważyć instalacje, zapewniając w okresie eksploatacji komfortową jej pracę. Precyzyjna technika membranowa, jaka stosowana jest w automatycznych zaworach grzejnikowych, zapewnia ograniczenie przepływu przy zdławieniu dużo większych nadwyżek ciśnienia różnicowego niż było to możliwe w przypadku armatury statycznej. Szczególnie może zostać to docenione w przypadku instalacji modernizowanych, w których ze względu na brak możliwości wiernego odwzorowania przebiegu przewodów nie zawsze jest możliwa symulacja rzeczywistych warunków hydraulicznych w instalacji.

Przy zastosowaniu automatycznych zaworów na odbiornikach zredukowaniu może ulec ilość armatury podpionowej, jaka zalecana byłaby do zamontowania w układzie tradycyjnym.

W zaworach regulacyjno-równoważących zintegrowano funkcje auto­matycznego ograniczania przepływu (do wartości zadanej ustawionej za pomocą po­krętła) i regulacji wydajności. Służą do automatycznego równoważenia instalacji oraz do regulacji temperatury pomieszczeń ogrzewanych bądź chłodzonych z użyciem belek sufitowych, urządzeń typu Fan-Coil, konwektorów, systemów centralnego ogrze­wania lub ogrzewania podłogowego. Element membranowy działa jak regulator różnicy ciśnień, utrzymując stały spadek ciśnienia odkładający się na dwóch zaworach: regulacyjnym wyposażonym w napęd i ręcznie obsługiwanym zaworze równoważącym.

Równoważenie a oszczędność energii

Jeśli instalacja wykonana została zgodnie z założeniami projektowymi (w tym zwłaszcza rzeczywiste nastawy wstępne zaworów pokrywają się z danymi projektowymi), to instalacja jest właściwie zrównoważona hydraulicznie.

Właściwie wykonana regulacja instalacji prowadzi do zmniejszenia ilości wody krążącej w instalacji, zmniejszenia oporów miejscowych itp. W końcowym efekcie uzyskiwane są znaczne oszczędności w kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych.

W przypadku instalacji zrównoważonej znacznemu skróceniu ulega okres amortyzacji. W okresie eksploatacji istnieje możliwość maksymalizacji efektów oszczędnościowych poprzez m.in. zmniejszenie strat ciepła na przesyle oraz oszczędność na zużyciu energii cieplnej i energii elektrycznej na pompowanie.

Podsumowanie

Fachowy dobór oraz montaż instalacji wraz z przeprowadzeniem równoważenia hydraulicznego potwierdza kompetencje firmy projektowej i wykonawczej.

Staranne dobranie średnic rur, zaworów regulacyjnych, pompy i odbiorników ciepła bądź chłodu wystarcza zasadniczo do uzyskania optymalnego rozdziału przepływów w instalacjach grzewczych i chłodniczych.

Zawor COCON

Dokumentacja wykonanej usługi, objaśnienia obsługi zrównoważonej instalacji oraz gwarancja, której udziela firma wykonawcza, daje inwestorowi pewność i bezpieczeństwo. Dodatkowo dzięki dokumentacji równoważenia hydraulicznego wraz z odpowiednim świadectwem energetycznym zwiększa się wartość rynkowa danego obiektu.

Niezawodność działania instalacji, komfort i wygoda użytkowania przy minimalnych kosztach to cechy charakteryzujące instalację zrównoważoną hydraulicznie.

Joanna Pieńkowska

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij